标签: 晶振引脚

无源晶振没有方向性。无源晶振通常会标注负载电容，例如6pF、9pF、12pF，因此当晶振标注为 “16MHz/9pF” 时，可以确定它是无源晶振，也就意味着它没有方向性。相反，有源晶振内部带有振荡芯片，会标注供电电压(如1.8V、2.5V、3.3V)，而不是CL，因此它具备方向性，需要按照引脚定义安装。 无源晶振 所有不含内部振荡电路的谐振器系列，包括贴片石英晶体、HC-49S/M/U封装以及 32.768kHz音叉晶体 等。这类晶体仅提供谐振特性，需依赖外部放大器及负载电容才能起振。 特点： 无方向性：两电极对称，无正负极，任意方向焊接均可工作 内部没有起振芯片，需要MCU/IC内部的反相器+外部电容来起振 输出信号质量取决于外部电路 要求对 负载电容 (如9pF、12pF、18pF)进行精准匹配。CL是晶体在设计频率工作的负载电容，需要匹配外部 C1、C2。例如CL=9pF的晶体：C1、C2通常选12–15pF。 有源晶振 有源晶振是带振荡器的完整时钟模块，内部包含：放大器、起振芯片、温度补偿/电压调节（视型号而定）。 特点： 有方向性（必须按1脚方向焊接） 输出标准波形( CMOS 、Clipped Sine、 LVDS、HCSL 等) 外围无需负载电容 稳定度高，不受外部电路影响 成本高于无源晶振 晶振是否有方向？能否从引脚看出来？ 两脚： 一定是无源晶振，且无方向性，例如KX502（5.0×3.2mm 2-pad）。两脚是两个谐振端，内部结构完全对称，任意方向焊接都可以。 四脚： - 四脚无源晶振:外壳上如果没有点（•）标识，那么只有两个脚是电气功能脚，另外两个脚为机械固定，很多推荐接地。本质上仍是无源晶振，没有方向性。例如KX50（5.0×3.2mm 4-pad），1/3为电气端，2/4为机械固定。 - 四脚有源晶振:外壳左下角常有一个点（•）表示1 脚。此类产品有方向性必须按脚位定义焊接。例如KS50（5.0×3.2mm 4-pad），1为三态/使能（OE/EN），2为接地，3为输出，4为Vcc（不同型号请参照 datasheet）。 ≥六脚： 六脚及以上的 晶振一定是有源晶振 ，一定有方向性。例如：KS506D（5.0×3.2mm 6pad LVDS）：1为三态端，2为悬空，3为接地，4为正向输出，5为反向输出，6为电源。

晶振是不是半导体？-- 不是 晶振不是半导体器件。它由二氧化硅（SiO₂）构成，是一种绝缘材料，不依靠载流子的运动来导电。它能产生稳定频率是因为压电效应（Piezoelectric Effect）。 加电压 → 晶体产生微小形变； 晶体形变 → 在两端产生电荷。 晶片经过精准切割（例如 AT-cut 、 SC-cut ），石英晶片能在某个固定频率点自然振动，形成极高稳定度的机械谐振。晶振不是导电的材料，而是一个依靠机械共振实现电信号振荡的精密元件。 无源晶振有输入输出吗？-- 没有 无源晶振本身没有方向，也没有输入、输出概念。电路图上看到的XTAL1、XTAL2 其实是芯片内部振荡器的两个引脚，而非晶振自己的接口。 在MCU或通信芯片内部，存在一个反相放大器组成的振荡器电路： XTAL1：振荡器输入端，接收晶振反馈信号； XTAL2：振荡器输出端，向晶振提供驱动信号。 晶振被接在这两点之间，依靠它的 高Q值 谐振特性，让系统形成稳定闭环，即 Pierce振荡器 结构。无源晶振无法自行振荡，它只是一个储能谐振器。 要让它持续运作，必须有外部电路提供满足振荡条件的能量与相位反馈： 放大器补偿能量损耗，使环路增益1； 满足总相移为360°的相位条件。 有源晶振有输入输出吗？-- 有 与无源晶振不同，有源晶振（如 时钟振荡器 、 压控晶振 、 温补晶振 、 恒温晶振 ）内部已经集成：无源晶体、放大器与振荡电路、波形整形与驱动缓冲、温度补偿或恒温控制。因此，有源晶振是有输入、有输出。 有源晶振的常见引脚 包括：Vcc（电源输入）、GND（接地）、CLK_OUT（时钟输出）、Enable / VC 控制引脚（可选）...... 为什么MCU的晶振回路特别敏感？ XTAL1/XTAL2之间其实是一个极小振幅、极高阻抗的模拟信号环路，对外界干扰非常敏感。任何布线或电容差异都可能改变频率或导致不起振。KOAN凯擎小妹认为在设计中应注意： 晶振应尽量靠近MCU放置； 减少走线和过孔，降低寄生参数； 电容匹配晶振 规格，且接地路径短而干净； 避免高频信号线及 电源噪声 干扰该区域。

晶振接地是影响时钟稳定性与可靠性的关键细节。有时候，无源晶振即使负载电容没有接地，晶振也可以起振。这是为什么呢？今天，凯擎小妹聊一下不同晶振的类型的接地区别，以及风险。 1. 无源晶振：无源晶振本身是一个二端器件，只有两个引脚，并且没有极性。所以不需要直接接地。 为什么负载电容必须接地？ 负载电容 是否接地，直接决定了振荡回路能否形成稳定的回路参考点，从而影响晶振是否容易起振、振荡频率是否准确，以及整个振荡器是否能满足启动所需的条件(即巴克豪森条件)。如果负载电容没有正确接地，会出现 起振困难 、频率偏移、 抖动 变大等问题。 无源晶振外壳是否要接地？ 推荐将晶振外壳接地，以发挥屏蔽和降低EMI的效果。虽然不接地也能正常工作，但系统更容易受到干扰影响。 无源晶振为什么 “不接地也能振”？ 无源晶振不是“不接地”，而是“靠寄生效应假接地”，让振荡回路侥幸满足振荡条件。当负载电容没有接地时，电路内部仍然存在大量寄生容量。例如：MCU/IC引脚本身；走线对地的寄生电容；晶振封装金属壳对地的分布电容；PCB环境、电磁耦合产生的杂散电容......。靠寄生电容起振的系统会出现：起振时间慢或偶尔不振；温度变化后停振；频率偏移明显...... 正确的接地方式 · 负载电容必须接地，确保振荡回路正常工作 ·电容、晶振与MCU尽量靠近放，减少寄生电感和信号干扰 ·晶振区应使用完整地平面，提供稳定参考地 ·晶振外壳建议接地，优先用于降低EMI ·晶振下方不得走高速信号线，避免噪声影响振荡稳定性 2. 有源晶振： 有源晶振内部自带放大器、反馈回路和波形整形电路，是一个主动器件。如果其GND引脚不接地，内部电路无法形成完整电源回路，因此晶振不能工作，OUT引脚也不会输出任何有效时钟信号。 有源晶振对接地的质量非常敏感：如果接地阻抗过大，输出信号抖动会明显增加；如果地平面不连续或不完整，系统的电磁兼容性会变差；如果接地路径过长，输出波形可能失真或边沿变慢。 正确的接地方式 ·GND引脚必须可靠接地 ·接地路径要短、直接且低阻抗，确保信号稳定 ·在芯片电源端放置0.1µF和1µF的去耦电容，滤掉高频和低频噪声 ·输出信号线OUT不要跨越地平面断裂，避免信号畸变 ·晶振外壳建议接地，可进一步降低电磁辐射

无源晶体本身不能震荡，需要搭配额外的振荡电路才能工作；而有源晶振内部集成振荡和输出缓冲，可以直接输出时钟信号。错误的晶振选择或替换，不仅可能导致电路无法正常工作，还可能影响系统的稳定性、功耗甚至成本。今天，凯擎小妹就将详细介绍如何通过万用表及其他简单而实用的方法，准确区分这两类晶振。 1.测试前断电： 如果晶振已焊接在电路板上，请务必在电路断电状态下进行测试，以避免损坏晶振或万用表，并防止板上其他元件的并联阻值干扰测量结果。凯擎小妹也建议将晶振从电路板上拆下，单独进行测试。 2. 测试步骤： 将万用表拨至电阻档位，选择合适的量程（例如 200kΩ、2MΩ 或更高）。分别测量晶振引脚之间的阻值。对于有源晶振，重点测试 Vcc-GND 和 OUT-GND 之间的阻值。 3. 测试结果： 无源晶体的引脚间是完全绝缘的： 内部仅有石英晶片，两端是绝缘的。 无论测量其任意两个功能引脚之间，万用表都应显示 “OL” / “∞” / “1”（代表无穷大或开路）。不会显示任何有效的阻值。 有源晶振的引脚间有一定的阻值： 内部包含复杂的偏置电路、晶体管结构和振荡芯片。 Vcc-GND之间：常能测到几百欧至几千欧的固定阻值。 OUT脚相对Vcc或GND：由于内部半导体（如二极管、晶体管）的存在，可能会因万用表红黑表笔的极性不同而表现出不同的方向性阻值（即“二极管效应”）。通常会测到几十千欧到几兆欧的阻值，但不会是完全开路。 特别提醒：如果 Vcc-GND 之间测得的阻值非常接近 0 欧姆（短路），那很可能说明晶振内部已经损坏。 其它方法： 示波器测试 无源晶体： 本身不能震荡，因此上电后输出脚不会有任何时钟信号。它必须依赖微控制器内部的振荡电路或外部独立的振荡电路才能起振。 有源晶振 ： 示波器可以直接捕捉到KOAN有源晶振稳定的时钟信号。 其它方法：电路位置判断 无源晶振： 通常与微控制器MCU的XTAL和EXTAL引脚相连，并且旁边会配套连接 2个负载电容。 有源晶振： 其输出脚通常直接连接到芯片的时钟输入端，一般不需要额外匹配的负载电容，因为其内部已集成振荡和输出缓冲电路。

晶振输出波形可分为方波和正弦波；也可以分为单端输出和差分输出。在选择合适的波形时，凯擎小妹建议您结合波形特点和应用领域，权衡利弊后再选择。 1. 单端输出 Sine/Clipped Sine 所有的无源晶振都是正弦波输出，也是晶振的默认输出波形。正弦波仅包含一个基频，不存在谐波，非常适合对低相噪有要求的应用。削峰正弦波是通过限制信号的输出来防止到达最高点或最低点。往期精彩：《 削峰正弦波温补晶振 》 CMOS/HCMOS/LVCMOS CMOS输出适合于较短走线长度和较低频率的时钟源(低于200MHz)。低阻值串联电阻可以有效的减少反射并保持可靠的信号。另外有高速HCMOS和低压LVCMOS满足您的特定需求。 2. 差分输出： 随着科技的发展，我们传输的数据变大，传输的距离变长，对频率稳定度的要求变高。以下是差分输出波形： ECL/PECL/LVPECL ECL主要作为TTL的替代波形而引入的。ECL电路可以满足非常高速的数据传输需求。缺点是需要高功耗才可以运行，并且ECL在使用中需要使用负电源。PECL经常用于高速领域内的一个非常重要的逻辑电路，电路速度快，驱动能力小，噪声小，高频。高功耗是PECL输出的主要缺点，且不同电平不能驱动。如果使用低电压3.3V/2.5V，则被称为LVPECL，即Low Voltage PECL。 LVDS LVDS信号传输速度比CMOS快，但输出功耗比LVPECL低，具有较小的电压摆幅。通常用于高速数据传输的应用，更高的数据速率。其噪声低，传输距离远且准确。 HCSL 相较于LVPECL, HCSL的优势为高阻抗输出和快速切换时间。开关速度快，平均功耗介于LVDS和LVPECL之间，具有良好的相位噪声性能。 3. 晶振问答 差分晶振有四脚的吗？ 因差分输出有正向和反向输出脚，仅有6和8脚的选择。点击了解更多：《 有源晶振引脚定义和接法 》。 KOAN晶振型号有什么含义？ 每个牌子的晶振的命名都大不相同，型号中一般会体现品牌，类别，尺寸，特性，波形等内容。详情：《 KOAN晶振型号的含义 》。 怎么在KOAN官网上选择合适的晶振？ 我想要7050尺寸，CMOS输出的普通时钟振荡器。怎么在www.koan-xtal.com官网上找到呢？？详情：《 官网答疑: 怎么找到想选购的时钟振荡器？ 》